等静压成型工艺流程及其在温等静压机中的应用

等静压成型是一种利用高压气体或液体作为传压介质，对粉末或烧结坯料施加各向均等的静压力，使其形成高致密度坯料或零件的方法。等静压成型根据成型和固结温度的高低，可以分为冷等静压、温等静压和热等静压三种。本文将介绍冷等静压和温等静压的工艺流程，并举例说明其在温等静压机中的应用。
冷等静压成型
冷等静压成型是在常温或低温下进行的等静压成型，主要用于制备粉末冶金、陶瓷、复合材料、超硬材料等领域的坯料或零件。冷等静压成型的一般工艺流程如下：
1. 原料准备：将所需的粉末按比例混合，并添加适量的粘结剂和润滑剂，以提高粉末的流动性和降低摩擦阻力。
2. 模具设计：根据产品的形状、尺寸、密度和孔隙率要求，设计合适的模具。模具通常由上下两部分组成，上模和下模。上模上设有供料孔和排气孔，下模上有产品的形状空腔。模具材料要求有足够的强度和韧性，以承受高压力，并能与粉末分离。
3. 成型工艺：将混合好的粉末放入模具中，然后施加一定的预压力，使粉末在模具中紧密排列，形成初步的形状。然后继续施加更高的主压力，使粉末更加紧密地排列在一起。同时，通过模具中的供料孔，将剩余的粉末补充到空腔中，以保证成型后的产品形状和尺寸的一致性。在主压完成后，需要继续施加一定的保压力，以保持粉末的形状和密度稳定。保压时间的长短取决于粉末的性质和产品的要求。在成型过程中，通过模具中的排气孔，将产生的气体排出，以防止气泡和孔洞的产生。
4. 脱模工艺：在成型完成后，将上下模分开，取出成型好的产品。由于冷等静压成型的压力较大，通常需要使用专用的设备和工具来进行脱模。
5. 后续处理：冷等静压成型后的产品通常还需要进行后续处理，以提高其性能和表面质量。常见的后续处理包括烧结、热处理、表面处理等。
温等静压成型
温等静压成型是在高于常温但低于烧结温度的温度下进行的等静压成型，主要用于制备高温合金、钛合金、陶瓷、复合材料等领域的坯料或零件。温等静压成型的一般工艺流程如下：
1. 原料准备：将所需的粉末按比例混合，并添加适量的粘结剂和润滑剂，以提高粉末的流动性和降低摩擦阻力。
2. 模具设计：根据产品的形状、尺寸、密度和孔隙率要求，设计合适的模具。模具通常由上下两部分组成，上模和下模。上模上设有供料孔和排气孔，下模上有产品的形状空腔。模具材料要求有足够的强度和韧性，以承受高压力，并能与粉末分离。同时，模具材料要求有良好的耐热性，以承受高温。
3. 成型工艺：将混合好的粉末放入模具中，然后施加一定的预压力，使粉末在模具中紧密排列，形成初步的形状。然后将模具放入加热炉中，升温至所需温度。由于气体体积膨胀，容器内的压力也升至所需压力，在高温、高压共同作用下完成成形和固结。在固结完成后，降温至常温，并保持一定的保压力，以保持粉末的形状和密度稳定。
4. 脱模工艺：在成型完成后，将上下模分开，取出成型好的产品。由于温等静压成型的压力较大，通常需要使用专用的设备和工具来进行脱模。
5. 后续处理：温等静压成型后的产品通常还需要进行后续处理，以提高其性能和表面质量。常见的后续处理包括热处理、表面处理等。
温等静压机
温等静压机是一种专用于进行温等静压成型的设备，由高压容器、加热炉、压缩机、真空泵、冷却系统和计算机控制系统组成。其中高压容器为整个设备的关键装置。温等静压机的工作原理如下：
1. 将混合好的粉末或粉末压坯装入包套中，抽去吸附在粉末表面、粉末间空隙和包套内的气体；
2. 将包套真空密封后置于有加热炉的高压容器中；
3. 密封高压容器后泵入惰性气体（即传压介质）至一定压力；
4. 升温至所需温度，因气体体积膨胀，容器内的压力也升至所需压力，在高温、高压共同作用下完成成形和固结；
5. 用机械或酸浸方法除去包套，得到制品。
温等静压机在工业生产中具有重要的应用价值，为各行各业提供了高质量的零部件和产品。例如：
- 温等静压机可以用于制造高性能的高温合金、钛合金、陶瓷、复合材料等零件，用于航空、航天、核能、汽车等领域；
- 温等静压机可以用于制造高纯度的金属或非金属材料，用于电子、光学、医疗等领域；
- 温等静压机可以用于制造高强度的超硬材料，用于切削、磨削、钻孔等领域。